CN111164289B - 可变阀控制装置及***以及可变阀机构的控制方法 - Google Patents

Abstract

在本发明的可变阀控制装置、可变阀控制***、以及可变阀机构的控制方法中，ECM(201)将基于曲轴角度信号(CRANK)以及凸轮角度信号(CAM)运算出的相位检测值(RA1)，经由通信网络(211)发送到VTC控制单元(202)，VTC控制单元(202)基于电机角度信号(MAS)运算相位检测值(RA2)，在内燃机的过渡状态下基于相位检测值(RA2)控制可变阀定时机构(114)，在内燃机的稳定状态下基于相位检测值(RA1)控制可变阀定时机构(114)。

Description

可变阀控制装置及***以及可变阀机构的控制方法

技术领域

本发明涉及可变阀控制装置、可变阀控制***、以及可变阀机构的控制方法，详细地说，涉及控制可变阀机构的技术，该可变阀机构通过电机的旋转使凸轮轴相对曲轴的旋转相位可变。

背景技术

专利文献1的车辆控制***至少具有：促动器控制ECU(ElectronicControlUnit)，控制进行与车辆的曲轴角度同步的运行的促动器；传感器ECU，与所述促动器控制ECU连接到同一车内通信网络，输入所述车辆的曲轴信号及凸轮信号；以及定时决定装置。

在这样的车辆控制***中，所述传感器ECU包括：基于所述凸轮信号及所述曲轴信号计算曲轴角度的曲轴角度计算部件；以及将所述曲轴角度计算部件算出的曲轴角度经由所述网络发送到所述定时决定部件的曲轴角度发送部件。

这里，所述定时决定部件被包含于连接到车内通信网络的任一ECU，基于所述曲轴角度来决定所述促动器的运行的定时(timing)。而且，所述促动器控制ECU包括基于所述定时决定部件决定的定时，控制所述促动器的定时控制部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004－190662号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在通过电机的旋转使凸轮轴相对曲轴的旋转相位可变的可变阀机构的反馈控制中，需要所述旋转相位的检测值的信息。

所述旋转相位基于曲轴角度传感器的输出信号即曲轴角度信号以及凸轮角度传感器的输出信号即凸轮角度信号来检测。

这里，控制可变阀机构的电子控制装置在输入其他的电子控制装置所复制的曲轴角度信号以及凸轮角度信号而进行旋转相位的检测的情况下，需要复制电路及复制信号的输入电路，存在诸如控制***高成本、大型化的问题。

此外，在控制可变阀机构的电子控制装置经由CAN(Controller AreaNetwork；控制器局域网络)等通信网络获取其他的电子控制装置运算出的旋转相位的检测值的情况下，有可能控制性因通信延迟而下降。

本发明鉴于以往的实际情况而完成，其目的在于，提供通过简单的结构就能够具有充分的控制性的可变阀控制装置、可变阀控制***、以及可变阀机构的控制方法。

用于解决课题的方案

因此，本发明的可变阀控制装置作为其一方式，经由通信网络获取含有基于曲轴的角度位置的检测信号及凸轮轴的角度位置的检测信号的旋转相位的检测值即第1检测值的控制信息，基于电机角度信号运算旋转相位的检测值即第2检测值，将用于电机的控制的旋转相位的检测值根据内燃机的运行状态切换为所述第1检测值和所述第2检测值。

此外，本发明的可变阀控制***作为其一方式，包括：上述可变阀控制装置；以及电子控制装置，其为将所述控制信息发送到所述可变阀控制装置的电子控制装置，基于曲轴角度信号和凸轮角度信号运算所述第1检测值，运算指令值，将含有所述第1检测值及所述指令值的控制信息经由所述通信网络发送到所述可变阀控制装置。

此外，本发明的可变阀机构的控制方法作为其一方式，第1电子控制装置基于曲轴角度信号以及凸轮角度信号运算旋转相位的检测值即第1检测值，将含有所述第1检测值的控制信息经由通信网络发送到第2电子控制装置，所述第2电子控制装置基于用于检测电机的旋转角度的电机角度传感器的输出信号即电机角度信号运算旋转相位的检测值即第2检测值，在内燃机为过渡状态时，基于所述第2检测值控制所述电机，在所述内燃机为稳定状态时，基于经由所述通信网络接收到的所述第1检测值控制所述电机。

发明效果

根据上述发明，通过简单的结构就能够实现充分的控制性。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的内燃机的***图。

图2是例示曲轴角度信号以及凸轮角度信号的输出模式(pattern)的时序图。

图3是表示可变阀定时机构的控制***的硬件的框图。

图4是表示上述控制***中的相位检测值的切换处理的流程图。

图5是表示上述控制***中的相位检测值RA1的发送方式的切换处理的流程图。

图6是表示上述控制***中的相位检测值RA1的事件发送中的发送定时的时序图。

图7是表示上述控制***中的相位检测值RA1的定期输出中的发送定时的时序图。

图8是表示上述控制***中的高速旋转区域中的相位检测值RA1的检测周期和控制周期之间的相关的时序图。

图9是表示上述控制***中的相位检测值RA1的检测周期和通信频度之间的相关的线图。

图10是用于说明因上述控制***中的通信延迟而在旋转相位的识别值中产生偏差的情况的时序图。

图11是表示省略了曲轴角度信号的复制电路、输入电路的控制***的硬件的框图。

图12是表示上述控制***中的故障安全处理的流程图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

图1表示应用本发明涉及的可变阀控制装置、可变阀控制***、以及可变阀机构的控制方法的内燃机的一方式。

图1的内燃机101是火花点火式汽油发动机，是在省略了图示的车辆上作为驱动源装载的车辆用的内燃机。

但是，内燃机101不限定于火花点火式汽油发动机，例如也可以是压燃式汽油发动机等，此外，不限定于作为车辆的驱动源的发动机，例如也可以设为装载在车辆上作为发电的动力源的内燃机。

布设在内燃机101的进气导管102中的进气空气量传感器103检测内燃机101的进气空气流量，输出进气空气流量信号QA。

燃料喷射阀106被分别配置在各气缸的进气端口102a，向各气缸的进气端口102a内喷射燃料。

另外，内燃机101可以包括向燃烧室104内直接喷射燃料的燃料喷射阀106。

从燃料喷射阀106喷射到进气端口102a内的燃料在活塞108向下止点下降时经由进气阀105与空气一起被吸入到燃烧室104内，燃烧室104内的混合气体在活塞108上升至上止点时被压缩。

然后，若混合气体通过火花塞107火花点火而点燃燃烧，则燃烧气体膨胀而将活塞108下压至下止点，之后，燃烧气体通过因惯性而上升的活塞108经由排气阀110被推压到排气管111中。

在排气管111中，设置包括了3元催化剂等的催化转化器112。

进气阀105伴随由曲轴109旋转驱动的进气凸轮轴115a的旋转而开始动作，排气阀110伴随由曲轴109旋转驱动的排气凸轮轴115b的旋转而开始动作。

可变阀定时机构114是，通过将电机12的旋转传递到进气凸轮轴115a而使进气凸轮轴115a相对曲轴109的旋转相位变化，使进气阀105的阀定时连续地变化的可变阀机构。

另外，可变阀定时机构114具有例如在特开2016－160840号公报和特开2017－075539号公报等中公开的公知的构造，基于曲轴109的转速和电机12的转速之间的转速差，使进气凸轮轴115a相对曲轴109的旋转相位为超前角度、延迟角度变化。

此外，在对每个气缸设置的火花塞107上，分别直接带有供给点火能量的点火模块116。

点火模块116包括点火线圈、以及控制对点火线圈的通电的功率晶体管。

内燃机101的控制***具有：控制燃料喷射阀106的燃料喷射和点火模块116的点火动作等的ECM(Engine Control Module；发动机控制模块)201；以及通过PWM控制等而控制可变阀定时机构114的电机12的VTC控制单元202。

ECM201包括微计算机201a，是控制内燃机101的燃烧的第1电子控制装置，通过根据存储器中存储的程序进行运算处理，运算并输出燃料喷射阀106、点火模块116等各种设备的操作量。

此外，可变阀控制装置即VTC控制单元202是包括微计算机202a的第2电子控制装置，通过根据存储器中存储的程序进行运算处理，运算并输出可变阀定时机构114的操作量。

ECM201及VTC控制单元202构成为连接到车内的通信网络211，可彼此通信。

另外，通信网络211例如是CAN(Controller Area Network)等。

ECM201除了输入进气空气量传感器103的输出信号即进气空气流量信号QA之外，还输入检测曲轴109的角度位置的曲轴角度传感器203的输出信号即曲轴角度信号CRANK、检测油门踏板207的踏下量的油门开度传感器206的输出信号即油门开度信号ACC、检测进气凸轮轴115a的角度位置的凸轮角度传感器204的输出信号即凸轮角度信号CAM、检测内燃机101的冷却水温度的水温传感器208的输出信号即水温信号TW、设置在催化转化器112的上游侧的排气管111的、基于排气中的氧气浓度检测空燃比的空燃比传感器209的输出信号即空燃比信号AF，而且，还输入内燃机101的运行及停止的主开关即点火开关205的接通/关断信号。

可变阀定时机构114包括检测电机12的旋转角度的电机角度传感器210，VTC控制单元202输入电机角度传感器210的输出信号即电机角度信号MAS，并且经由ECM201输入曲轴角度传感器203的曲轴角度信号CRANK。

ECM201输入曲轴角度信号CRANK，将输入的曲轴角度信号CRANK复制，将复制的曲轴角度信号CRANK经由专用信号线即CRANK信号线212输出到VTC控制单元202。

图2是表示曲轴角度信号CRANK以及凸轮角度信号CAM的输出模式的一方式的时序图。

曲轴角度传感器203的曲轴角度信号CRANK是每单位曲轴角度的脉冲信号，其信号输出模式被设定为，对相当于气缸间的行程相位差的每个曲轴角度，欠缺1个或连续的多个脉冲。

曲轴角度信号CRANK的输出周期即单位曲轴角度例如是10deg的曲轴角度，此外，气缸间的行程相位差相当于点火间隔，在4缸直列发动机中曲轴角度为180deg。

另外，曲轴角度传感器203可以设为分别输出没有欠缺部位的设定的每单位曲轴角度的曲轴角度信号CRANK、以及相当于气缸间的行程相位差的每个曲轴角度的基准曲轴角度信号REF的结构。

此外，曲轴角度信号CRANK的欠缺部位或基准曲轴角度信号REF的输出位置表示各气缸的活塞位于基准活塞位置。即，曲轴角度信号CRANK的欠缺部位被用于基准曲轴角度位置的检测，代替基准曲轴角度信号REF。

另一方面，凸轮角度传感器204针对相当于气缸间的行程相位差的每个曲轴角度输出凸轮角度信号CAM。

进气凸轮轴115a以曲轴109的转速的一半的速度旋转。因此，在内燃机101为4气缸发动机，相当于气缸间的行程相位差的曲轴角度为180deg的情况下，180deg的曲轴角度相当于进气凸轮轴115a的90deg的旋转角。

即，进气凸轮轴115a每旋转90deg，凸轮角度传感器204就输出凸轮角度信号CAM。

凸轮角度传感器204输出的凸轮角度信号CAM是，ECM201在位于基准活塞位置(例如，进气上止点)的气缸的检测中利用的信号。

因此，凸轮角度传感器204在4气缸发动机中输出对每个180deg的曲轴角度能够区分气缸号的数量的凸轮角度信号CAM。

作为一例子，如图2所示，对每个180deg的曲轴角度，凸轮角度传感器204以1个脉冲信号、连续的2个脉冲信号、连续的2个脉冲信号、1个脉冲信号的顺序输出。

然后，ECM201通过在基于曲轴角度信号CRANK检测的计数区间内计数凸轮角度信号CAM的脉冲数，检测位于基准活塞位置的气缸是4气缸之中的哪一个气缸，基于这样的检测结果，确定控制燃料喷射和点火的气缸，按气缸控制燃料喷射阀106、点火模块116。

在图2所示的例子中，ECM201基于曲轴角度信号CRANK的周期检测曲轴角度信号CRANK的欠缺部位，以欠缺部位为基准，将曲轴角度信号CRANK进行计数，将计数结果成为设定值(设定值＝11)的定时设为凸轮角度信号CAM的脉冲数的计数区间的边界，基于在上次边界至本次边界为止的期间计数的凸轮角度信号CAM，确定位于基准活塞位置的气缸。

另外，凸轮角度信号CAM的脉冲数的设定模式不限定于图2所示的模式。

此外，可以设定凸轮角度传感器204的信号输出模式，使得ECM201能够基于凸轮角度信号CAM的脉冲宽度或振幅的不同来判别基准活塞位置的气缸。

VTC控制单元202将具有作为控制部的功能作为软件来包括，通过控制可变阀定时机构114的电机12的旋转，可变地控制进气凸轮轴115a相对曲轴109的旋转相位。

VTC控制单元202在电机12的驱动控制中，实施旋转相位的反馈控制，该旋转相位的反馈控制中控制电机12，使得将进气凸轮轴115a相对曲轴109的旋转相位的检测值即相位检测值RA接近作为指令值的目标值TA。

这里，ECM201将基于发动机负载、发动机转速、发动机温度等发动机运行状态来运算目标值TA的指令值运算部的功能作为软件来包括。此外，ECM201将基于曲轴角度信号CRANK以及凸轮角度信号CAM运算作为旋转相位的第1检测值的相位检测值RA1的第1检测值运算部的功能作为软件来包括。

然后，ECM201将含有目标值TA及相位检测值RA1的可变阀定时机构114的控制信息经由通信网络211发送到VTC控制单元202。

另一方面，VTC控制单元202输入曲轴角度信号CRANK、以及电机角度传感器210的输出信号即电机角度信号MAS。然后，VTC控制单元202将作为第2检测值运算部的功能作为软件来包括，该第2检测值运算部基于曲轴角度信号CRANK及电机角度信号MAS，每个固定的运算周期运算作为旋转相位的第2检测值的相位检测值RA2，并且将基于从ECM201发送的相位检测值RA1校正相位检测值RA2。

另外，相位检测值RA2的运算周期被设定为，其在内燃机101的低旋转区域中，比相位检测值RA1的运算周期短。

然后，VTC控制单元202将用于可变阀定时机构114的控制的相位检测值RA，基于内燃机101的运行状态切换为相位检测值RA1和相位检测值RA2的任一方，运算并输出电机12的操作量，以使在这样的切换处理中选择出的相位检测值RA接近目标值TA。

VTC控制单元202基于电机角度信号MAS运算电机12的转速，基于曲轴角度信号CRANK运算曲轴109的转速，换句话说，运算发动机转速NE。

然后，VTC控制单元202基于电机12的转速、曲轴109的转速、可变阀定时机构114中的电机旋转的减速比等，运算每运算周期的旋转相位的变化量dRA，进而累计变化量dRA并求相位检测值RA2。

图3表示包含ECM201及VTC控制单元202的可变阀控制***的硬件结构。

ECM201的微计算机201a的CPU(Central Processing Unit；中央处理器)201b输入曲轴角度传感器203的曲轴角度信号CRANK、以及凸轮角度传感器204的凸轮角度信号CAM，基于这些信号运算作为绝对相位角度的相位检测值RA1。

例如，CPU201b通过检测曲轴角度信号CRANK的欠缺部位，确定相当于基准曲轴角度位置的曲轴角度信号CRANK，通过测量从基准曲轴角度位置至被输入凸轮角度信号CAM为止的曲轴角度(deg)，每被输入凸轮角度信号CAM，运算进气凸轮轴115a相对曲轴109的相位检测值RA1(deg)。

在从基准曲轴角度位置至被输入凸轮角度信号CAM为止的曲轴角度(deg)的测量中，CPU201b实施对曲轴角度信号CRANK的输入数计数的处理、将经过时间的测量结果基于发动机转速NE(rpm)换算为曲轴角度的处理等。

此外，CPU201b输入进气空气流量信号QA等的信号。然后，CPU201b基于根据曲轴角度信号CRANK运算出的发动机转速NE的数据、进气空气流量信号QA所表示的进气空气流量的数据等，运算作为可变阀定时机构114的电机控制指令值的目标值TA，换句话说，运算目标阀定时。

而且，CPU201b通过连接到通信网络211的CAN驱动器201c，向VTC控制单元202发送含有相位检测值RA1、目标值TA、以及发动机转速NE等的控制信息。

CAN驱动器201c是由收发机IC等构成的通信部。

这里，如前述，每输入凸轮角度信号CAM，检测相位检测值RA1。然后，每次被检测到相位检测值RA1时，换句话说，每输入凸轮角度信号CAM，CPU201b将相位检测值RA1的最新值发送到VTC控制单元202。

即，相位检测值RA1不是每固定期间的定期输出，ECM201通过所谓事件发送，将相位检测值RA1发送到VTC控制单元202。

VTC控制单元202具有连接到通信网络211的CAN驱动器202c。CAN驱动器202c是由收发机IC等构成的通信部。

然后，VTC控制单元202的微计算机202a的CPU202b经由CAN驱动器202c获取从ECM201发送的相位检测值RA1及目标值TA的信息。

此外，ECM201具有用于复制曲轴角度信号CRANK的复制电路201d。复制电路201d将复制的曲轴角度信号CRANK经由CRANK信号线212发送到VTC控制单元202。

VTC控制单元202具有用于输入曲轴角度信号CRANK的输入电路202d，CPU202b经由CRANK信号线212及输入电路202d获取从ECM201送出的复制信号即曲轴角度信号CRANK。

此外，VTC控制单元202具有用于输入电机角度信号MAS的输入电路202e。然后，CPU202b通过作为电机角度信号输入部的输入电路202e获取电机角度传感器210输出的电机角度信号MAS。

而且，VTC控制单元202具有可变阀定时机构114的电机12的驱动电路202f。然后，CPU202b对驱动电路202f输出驱动控制信号，控制电机12的旋转。

这里，根据图4的流程图说明VTC控制单元202的CPU202b实施的、切换设定用于电机控制的相位检测值RA的处理、以及校正相位检测值RA2的处理。

另外，VTC控制单元202的CPU202b将作为切换设定用于电机控制的相位检测值RA的切换部的功能，作为图4的流程图所示的软件来包括。

在步骤S501中，CPU202b判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。

例如，CPU202b可以基于发动机转速NE的变化、从ECM201发送的目标值TA的变化、相位检测值RA1的变化、相位检测值RA2的变化、相位检测值RA1或相位检测值RA2与目标值TA的偏差之中的至少一个，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。

即，在规定期间中的目标值TA的变化量ΔTA的绝对值低于第1阈值SL1时，CPU202b判断为内燃机101处于稳定状态。另一方面，在规定期间中的目标值TA的变化量ΔTA的绝对值为第1阈值SL1以上时，CPU202b判断为内燃机101处于过渡状态。

此外，在规定期间中的发动机转速NE的变化量ΔNE的绝对值低于第2阈值SL2时，CPU202b判断为内燃机101处于稳定状态。另一方面，在规定期间中的发动机转速NE的变化量ΔNE的绝对值为第2阈值SL2以上时，CPU202b判断为内燃机101处于过渡状态。

此外，在相位检测值RA1或相位检测值RA2的规定期间中的变化量ΔRA的绝对值低于第3阈值SL3时，CPU202b判断为内燃机101处于稳定状态。另一方面，在相位检测值RA1或相位检测值RA2在规定期间中的变化量ΔRA的绝对值为第3阈值SL3以上时，CPU202b判断为内燃机101处于过渡状态。

此外，例如，CPU202b能够基于相位检测值RA1或相位检测值RA2的变化量ΔRA、以及发动机转速NE的变化量ΔNE，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。

此外，CPU202b能够基于相位检测值RA1或相位检测值RA2的变化量ΔRA、以及目标值TA的变化量ΔTA，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。

此外，CPU202b能够基于相位检测值RA1或相位检测值RA2和目标值TA的偏差，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。即，在所述偏差的绝对值低于阈值时，或者在所述偏差的绝对值低于阈值的状态持续规定时间以上时，CPU202b可以判别为内燃机101处于稳定状态。

此外，CPU202b能够基于相位检测值RA1或相位检测值RA2的变化量ΔRA、发动机转速NE的变化量ΔNE、目标值TA的变化量ΔTA之中的至少一个和所述偏差，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。

这样，CPU202b能够基于发动机转速NE的变化、从ECM201发送的目标值TA(指令值)的变化、相位检测值RA1的变化、相位检测值RA2的变化、相位检测值RA1或相位检测值RA2和目标值TA的偏差之中的至少一个，判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态。而且，CPU202b能够根据条件来切换用于判别内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态的状态量。

CPU202b若判断为内燃机101处于过渡状态，则进至步骤S502，选择基于电机角度信号MAS运算出的相位检测值RA2，作为用于电机12的控制的相位检测值RA。另外，相位检测值RA2是相对相位角度。

另一方面，若判断为内燃机101处于稳定状态，则CPU202b进至步骤S503，选择基于曲轴角度信号CRANK和凸轮角度信号CAM的相位检测值RA1，作为用于电机12的控制的相位检测值RA。另外，相位检测值RA1是绝对相位角度。

此外，CPU202b在内燃机101处于稳定状态时，进而进至步骤S504，将基于电机角度信号MAS运算出的相位检测值RA2，以基于曲轴角度信号CRANK和凸轮角度信号CAM的相位检测值RA1来校正。

即，CPU202b在相位检测值RA1被事件发送的定时中将相位检测值RA1的值设置为相位检测值RA2，换句话说，使相位检测值RA2与相位检测值RA1一致，之后，基于电机角度信号MAS更新相位检测值RA2。

因此，在相位检测值RA1被事件发送的定时中，相位检测值RA1和相位检测值RA2一致，即使内燃机101处于过渡状态、稳定状态的任一个，CPU202b实质上都基于相位检测值RA1进行电机控制。

CPU202b能够基于电机角度信号MAS运算旋转相位的变化量，但无法从电机角度信号MAS求旋转相位的绝对值。因此，CPU202b以旋转相位的绝对值即相位检测值RA1为基准，基于电机角度信号MAS运算之后的旋转相位的变化，从而更新相位检测值RA2。

由此，相位检测值RA2的精度被维持，在内燃机101的过渡状态中基于相位检测值RA2控制电机12时，CPU202b能够高精度控制旋转相位。

如以上那样，CPU202b将用于电机12的控制的相位检测值RA，根据内燃机101处于过渡状态还是处于稳定状态，切换为基于曲轴角度信号CRANK和凸轮角度信号CAM的相位检测值RA1、和基于电机角度信号MAS的相位检测值RA2的任一个。

然后，CPU202b进至步骤S505，将相位检测值RA和与ECM201的通信中获取的目标值TA进行比较，控制可变阀定时机构114的电机12的旋转，使得相位检测值RA接近目标值TA，换句话说，使得进气阀105的开闭定时接近目标的开闭定时。

根据上述结构，可以用削减了传感器信号的复制电路的简单的***结构，实现充分的控制性。

即，在目标值TA的变化小的内燃机101的稳定状态中，即使用于电机12的控制的相位检测值RA的更新频度低，CPU202b通过使用每次发送凸轮角度信号CAM时被检测到的相位检测值RA1进行电机控制，能够以必要且充分的收敛性、响应性控制可变阀定时机构114。

另外，由于相位检测值RA1在每次发生凸轮角度信号CAM时被检测到，所以相位检测值RA1的检测频度依赖于内燃机101的转速而变化，内燃机101的转速越高，相位检测值RA1的检测周期越短，作为相位检测值RA1的检测频度越高。

另一方面，在目标值TA的变化大的内燃机101的过渡状态中，若用于电机12的控制的相位检测值RA的更新频度低，则CPU202b有可能错误判断控制偏差，发生过冲(overshoot)。

但是，基于电机角度信号MAS的相位检测值RA2被以即使在低旋转区域也可以确保充分的更新频度的周期运算，在低旋转区域中插补相位检测值RA1被检测到的期间的旋转相位的变化。

因此，CPU202b通过在内燃机101的过渡状态下使用相位检测值RA2进行电机控制，即使是相位检测值RA1的检测周期变长的低旋转区域，也那按必要且充分的收敛性、响应性控制可变阀定时机构114。

此外，CPU202b在与ECM201之间通过通信来获取相位检测值RA1，因此相位检测值RA1的获取定时因通信延迟而从检测定时延迟，有可能在实际的旋转相位和相位检测值RA1之间产生偏差。

但是，在目标值TA的变化小、相位检测值RA1的变动小的内燃机101的稳定状态中，CPU202b实施使用了相位检测值RA1的电机控制，此外，由于进行相位检测值RA2基于相位检测值RA1的校正，所以能够充分地减小通信延迟对旋转相位的控制带来的影响。

这里，ECM201包括曲轴角度信号CRANK的复制电路201d，同时包括凸轮角度信号CAM的复制电路，另一方面，VTC控制单元202包括输入曲轴角度信号CRANK的复制信号的输入电路202d，同时包括输入凸轮角度信号CAM的复制信号的输入电路，VTC控制单元202也能够运算相位检测值RA1。

在这样的控制***中，能够抑制因通信延迟而在用于电机控制的相位检测值RA1中产生误差，但与图3所示的控制***相比，复制电路、输入电路增多，此外，相位检测值RA1的运算功能冗余，可变阀定时机构114的控制***成本高并且大型化。

另一方面，在图3的控制***中，由于不需要用于凸轮角度信号CAM的发送接收的复制电路、输入电路，并且不需要VTC控制单元202的CPU202b进行的相位检测值RA1的运算处理，所以可以提供低成本并且小型的控制***。

此外，图3的控制***中的VTC控制单元202的CPU202b输入曲轴角度信号CRANK，但不输入凸轮角度信号CAM。因此，与输入曲轴角度信号CRANK以及凸轮角度信号CAM两者的情况相比，能够削减VTC控制单元202的噪声对策和EMC(Electro Magnetic Compatibility；电磁兼容性)对策。因此，能够削减VTC控制单元202单体的产品成本和开发成本，此外，通过零件数、电路的削减，可以降低VTC控制单元202单体中的故障风险。

而且，在图3的控制***中，VTC控制单元202的CPU202b在内燃机101处于过渡状态时将相位检测值RA2用于电机控制，在内燃机101处于稳定状态时将相位检测值RA1用于电机控制，并且进行相位检测值RA2基于相位检测值RA1的校正。

因此，相位检测值RA1的通信延迟造成的电机12的控制性的下降被抑制，可以实现与VTC控制单元202的CPU202b进行相位检测值RA1的运算的情况大致同等的控制性。

在图3的控制***中，在用于ECM201和VTC控制单元202之间的通信的通信网络211中，能够与ECM201、VTC控制单元202一起连接其他的电子控制装置。

但是，可以将通信网络211设为ECM201和VTC控制单元202之间的通信专用的通信网络，即，连接ECM201及VTC控制单元202，不连接其他的电子控制装置的本地通信网络。

然后，在使用了这样的通信网络211的控制***中，与ECM201、VTC控制单元202以外的电子控制装置被连接的情况相比，通信网络211中的通信负载被抑制而通信延迟更小，通信延迟造成的控制性的下降被进一步抑制。

此外，在上述控制***中，ECM201在每次检测到相位检测值RA1的事件发送中，将相位检测值RA1发送到VTC控制单元202，但能够根据内燃机101的转速，换句话说，根据相位检测值RA1的检测周期，切换相位检测值RA1的发送方式。

图5的流程图表示ECM201的CPU201b的相位检测值RA1的发送方式的切换处理，即，作为发送控制部的软件机。

在步骤S601(检测部)中，CPU201b每次被输入凸轮角度信号CAM时，检测从基准曲轴角度位置至凸轮角度信号CAM的发生定时为止的角度作为相位检测值RA1。

接着，CPU201b进至步骤S602之后，实施将CAN驱动器201c的相位检测值RA1的发送状态，根据相位检测值RA1的检测周期、或凸轮角度信号CAM的发生周期，切换为以每个检测周期发送相位检测值RA1的第1发送状态和以每个长于检测周期的周期发送相位检测值RA1的第2发送状态的处理。

即，后述的步骤S602－步骤S604相当于发送方式的切换处理。

首先，在步骤S602中，CPU201b进行发送方式的切换判定。详细地说，CPU201b判断相位检测值RA1的检测周期是否比规定时间短。

这里，步骤S602中的规定时间是VTC控制单元202中的可变阀定时机构114的控制周期，换句话说，是电机12的控制占空比的运算周期，该控制周期被设定为固定期间。

另一方面，相位检测值RA1的检测周期是凸轮角度信号CAM的发生周期，相位检测值RA1的检测周期根据内燃机101的转速而变化。

因此，在步骤S602中，CPU201b能够判断实际的发动机转速NE是否比电机12的控制周期和相位检测值RA1的检测周期一致的发动机转速NESL高。

即，判断相位检测值RA1的检测周期是否比电机12的控制周期短和判断发动机转速NE是否比发动机转速NESL高，实质上成为判断相同的条件。

在相位检测值RA1的检测周期为电机12的控制周期以上的情况下，换句话说，在NE≦NESL成立的情况下，CPU201b进至步骤S603。

在步骤S603中，CPU201b设定将相位检测值RA1事件发送，换句话说，进行第1发送状态的选择，每次发生凸轮角度信号CAM并检测相位检测值RA1时对VTC控制单元202发送相位检测值RA1的最新值(参照图6)。

另一方面，在相位检测值RA1的检测周期比电机12的控制周期短的情况下，即，在NE＞NESL成立的情况下，CPU201b进至步骤S604。

在步骤S604中，CPU201b选择以比事件发送的发送周期长的周期发送相位检测值RA1的定期发送，换句话说，选择第2发送状态，在每个固定期间的发送定时中将相位检测值RA1的最新值发送到VTC控制单元202(参照图7)。

CPU201b在步骤S604中设定定期发送时，可以将定期发送的周期设定为在控制周期以下并且时间长于相位检测值RA1的检测周期，例如，可以使定期发送的周期与控制周期一致。

例如，如图8所示，在每一控制周期检测两次相位检测值RA1的情况下，实际用于电机控制的相位检测值RA1是在紧接控制定时之前被检测到的相位检测值RA1(2)，在该相位检测值RA1(2)之前检测到的相位检测值RA1(1)未被用于相位控制，相位检测值RA1(1)的发送使通信负载无用地增大。

为了抑制这样的无用的相位检测值RA1的发送，CPU201b从事件发送切换到例如以与控制周期一致的周期发送相位检测值RA1的定期发送，抑制通信网络211中的通信负载因相位检测值RA1的无用的发送而增加，经由通信网络211的相位检测值RA1的发送的延迟被扩大。

图9是表示相位检测值RA1的检测周期和相位检测值RA1的发送周期之间的相关的图。

如该图9所示，在相位检测值RA1的检测周期比控制周期长的情况下，CPU201b进行每被检测到相位检测值RA1就发送的事件发送，若相位检测值RA1的检测周期比控制周期短，则为了抑制无用地发送相位检测值RA1并抑制通信负载的增大，将相位检测值RA1的发送切换为以每个控制周期实施的定期发送。

另外，如果设为以与控制周期一致的周期发送相位检测值RA1的定期发送，则可以维持控制精度，并且使相位检测值RA1的无用的发送尽可能的少。另一方面，如果以控制周期以下并且在比相位检测值RA1的检测周期长的时间进行定期发送，则与事件发送的情况相比，可以抑制无用的发送造成的通信负载的增加。

因此，相位检测值RA1的检测周期比控制周期短的条件下的定期发送的周期，在控制周期以下并且时间长于相位检测值RA1的检测周期即可。

此外，CPU201b可以设定稀疏地实施事件发送的发送方式，作为用于抑制无用的相位检测值RA1的发送造成的通信负载的增加的发送方式。

例如，如图8所示，在每一控制周期检测2次相位检测值RA1的情况下，即使相位检测值RA1以2次检测定时中发送1次的比例进行相位检测值RA1的发送，也不会对控制精度产生影响，通信负载因通信频度减少而减少，能够抑制相位检测值RA1的发送延迟时间被扩大。

在切换到稀疏地实施事件发送的发送方式的情况下，在步骤S602中，CPU201b通过判断相位检测值RA1的检测周期是否变得比控制周期的一半短，从而即使稀疏地实施事件发送，也判断是否为相位检测值RA1的发送周期为控制周期以下的条件。

另外，在发动机转速较高，例如每一控制周期内相位检测值RA1被检测3次的条件的情况下，CPU201b使相位检测值RA1以3次检测定时中发送1次的比例发送。

即，CPU201b可以设定连续两次将事件发送稀疏化的发送方式，可以设定稀疏化模式，使得稀疏化后的相位检测值RA1的发送周期为控制周期以下。

以下，参照图10说明因通信负载的增大而产生相位检测值RA1的发送被延迟的课题。

由于CPU201b对每个凸轮角度信号CAM检测相位检测值RA1，所以在按每个检测的事件发送中，发动机转速越高，事件输出的频度越高，通信网络211的负载越高，若通信网络211的负载变高则通信延迟变大。

若在相位检测值RA1变化时通信网络211中发生通信延迟，则从ECM201的CPU201b检测到相位检测值RA1的定时至VTC控制单元202识别到这样的检测值为止都会产生延迟，在实际旋转相位和VTC控制单元202识别的旋转相位上产生偏差。

因此，随着发动机转速升高，通信网络211的负载越高，实际旋转相位和VTC控制单元202识别的旋转相位之间的偏差越大，实际旋转相位对旋转相位的指令值的跟踪性进一步下降。

此外，若实际旋转相位对旋转相位的指令值的跟踪性下降，则被实施本来不需要的电机控制，电机12中的功耗增加。

相对于此，相位检测值RA1的检测周期比电机12的控制周期短时，只要将相位检测值RA1以比事件发送的发送周期长的周期发送，则能够抑制伴随发动机转速的上升的通信负载(通信延迟)的增大，而且，能够抑制实际旋转相位对抑制旋转相位的指令值的跟踪性的下降、电机12的功耗的增加。

顺便说明一下，在图3所示的控制***中，ECM201包括曲轴角度信号CRANK的复制电路201d，VTC控制单元202包括曲轴角度信号CRANK的输入电路202d，但也可以设为省略了这样的复制电路201d及输入电路202d的控制***。

图11表示设为VTC控制单元202不输入曲轴角度信号CRANK以及凸轮角度信号CAM，而输入电机角度信号MAS的结构的控制***。

在图11的控制***中，ECM201的CPU201b通过连接到通信网络211的CAN驱动器201c，向VTC控制单元202发送含有相位检测值RA1、目标值TA、以及发动机转速NE等的控制信息。

VTC控制单元202的CPU202b基于电机角度信号MAS运算电机12的转速，基于这样的电机12的转速、以及从ECM201发送的发动机转速NE，运算每运算周期的旋转相位的变化量dRA，累计该变化量dRA并求相位检测值RA2，进而基于从ECM201发送的相位检测值RA1校正相位检测值RA2。

然后，VTC控制单元202的CPU202b在内燃机101的过渡状态中反馈控制电机12，使得相位检测值RA2接近目标值，在内燃机101的稳定状态中反馈控制电机12，使得相位检测值RA1接近目标值TA。

另外，VTC控制单元202的CPU202b可以基于从ECM201发送的、含有相位检测值RA1、目标值TA、以及发动机转速NE等的控制信息，运算目标电机转速(rpm)，基于电机角度信号MAS运算电机12的转速，反馈控制电机12，使得电机12的转速接近目标电机转速。

此外，ECM201的CPU201b构成为基于相位检测值RA1、目标值TA、以及发动机转速NE等控制信息运算目标电机转速，经由通信网络211，将目标电机转速发送到VTC控制单元202，另一方面，VTC控制单元202的CPU202b能够构成为基于电机角度信号MAS运算电机12的转速，反馈控制电机12，使得电机转速接近从ECM201发送的目标电机转速。

在图11的控制***中，与图3的控制***比较，省略了曲轴角度信号CRANK的复制电路201d、被复制的曲轴角度信号CRANK的输入电路202d、以及CRANK信号线212，所以可以进一步推进控制***的低成本及小型化，并且可以进一步降低故障风险。

接着，参照图12的流程图说明在上述控制***中，VTC控制单元202的CPU202b实施的故障安全处理。

在步骤S701中，VTC控制单元202的CPU202b判断与ECM201之间的CAN通信是否中断。

然后，在与ECM201之间的CAN通信中断的情况下，即，在从ECM201无法获取目标值TA等控制信息的情况下，CPU202b进至步骤S702(第1异常应对部)，将旋转相位保持为当时的值，或使旋转相位被控制并保持在可变阀定时机构114中机械地决定的最延迟角度位置或最超前角度位置等预定位置。

通过这样的故障安全处理，即使与VTC控制单元202之间的通信处于中断的状态，ECM201能够视为可变阀定时机构114被控制为已知的旋转相位而继续内燃机101的控制等，能够抑制在通信中断的状态下内燃机101的运行性下降。

另一方面，在与ECM201之间的通信没有中断的情况下，CPU202b进至步骤S703，在相位检测值RA1被事件发送的条件下，判断相位检测值RA1的事件发送是否中断规定时间以上。

这里，上述的规定时间被设定为，即使处于内燃机101的低旋转区域，相位检测值RA1的事件发送也不会中断的时间。

因此，相位检测值RA1的事件发送中断规定时间以上的状态是，在ECM201中相位检测值RA1在正常的周期内无法被检测的状态，CPU202b进至步骤S704(第2异常应对部)，判定曲轴角度传感器203的曲轴角度信号CRANK、和/或凸轮角度传感器204的凸轮角度信号CAM的异常。

CPU202b若判定有曲轴角度信号CRANK和/或凸轮角度信号CAM的异常发生，则实施将表示有曲轴角度信号CRANK和/或凸轮角度信号CAM的异常发生的信息向ECM201通信的处理、将旋转相位控制为已知的旋转相位的处理等故障安全处理。

另外，如果设为在ECM201中进行曲轴角度传感器203以及凸轮角度传感器204的异常诊断，而且，在VTC控制单元202中也监视相位检测值RA1的事件发送的结构，则可以提高曲轴角度传感器203以及凸轮角度传感器204的异常探测性。

另一方面，在正常的周期内实施了相位检测值RA1的事件发送的情况下，CPU202b进至步骤S705，判断基于凸轮角度信号CAM运算出的相位检测值RA2、详细地说基于相位检测值RA1的校正前的值和从ECM201最新发送的相位检测值RA1的偏差是否为阈值以上。

如前述，若通信网络211中的通信负载增加，则在ECM201和VTC控制单元202之间产生通信延迟，VTC控制单元202因基于相位检测值RA1校正相位检测值RA2，而错误地识别实际的旋转相位。

即，在ECM201和VTC控制单元202之间通信延迟越扩大，VTC控制单元202基于凸轮角度信号CAM运算出的相位检测值RA2和从ECM201发送到VTC控制单元202的相位检测值RA1的偏差越大，相位检测值RA的偏差表示通信延迟时间的长度。

因此，在相位检测值RA2和相位检测值RA1的偏差为阈值以上的情况下，CPU202b判断为因通信负载的增大等造成的通信延迟时间超过允许范围而变长并进至步骤S706(第3异常应对部)，禁止基于相位检测值RA1的电机控制、以及相位检测值RA2基于相位检测值RA1的校正。

由此，能够抑制以下情况：VTC控制单元202基于因通信延迟而被错误识别的旋转相位实施电机控制，对目标值TA的跟踪性下降。

另一方面，在相位检测值RA的偏差低于阈值且通信延迟时间被估计在容许范围内的情况下，CPU202b进至步骤S707，实施基于相位检测值RA1的电机控制、以及相位检测值RA2基于相位检测值RA1的校正。

在相位检测值RA的偏差低于阈值而通信延迟被估计为充分小的情况下，CPU202b通过基于相位检测值RA1校正相位检测值RA2，周期性地复位基于电机角度信号MAS的相位检测值RA2的累积性误差，在基于相位检测值RA2的电机控制中实现对目标值TA的良好的跟踪性。

另外，本发明不限定于上述实施方式，包含各种各样的变形例。

例如，上述实施方式是为了清楚地说明本发明而详细说明的实施方式，不限定于必需包括说明的全部结构。

此外，可将某个实施方式的一部分结构置换为其他实施方式的结构，此外，也可在某个实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。

此外，对于各实施方式的一部分结构，可进行其他结构的追加、删除、置换。

例如，电机12的驱动电路202f除了可以设置在VTC控制单元202中以外，也可以设置在VTC控制单元202的外部。

此外，VTC控制单元202控制的可变阀定时机构114是，使进气凸轮轴115a相对曲轴109的旋转相位变化，使进气阀105的阀定时连续地变化的可变阀机构，但可以设为使排气凸轮轴115b相对曲轴109的旋转相位变化，使排气阀110的阀定时连续地变化的可变阀机构。

此外，在图4的流程图的步骤S501中的过渡/稳定的判别中，CPU202b能够将相位检测值RA1或相位检测值RA2的规定期间中的变化量大于规定值的状态作为内燃机101的过渡状态来检测，此外，可以经由通信网络211获取ECM201检测出的过渡/稳定的信息。

此外，ECM201的CPU201b能够在相位检测值RA1的发送方式的切换处理中，监视通信网络211中的通信负载，进行从事件输出向定期输出的切换、和/或定期输出中的输出周期的设定，使得通信负载不超过基于容许上限值的设定级别。

此外，基于曲轴角度信号CRANK以及凸轮角度信号CAM运算相位检测值RA1，将运算出的相位检测值RA1经由通信网络211发送到作为第2电子控制装置的VTC控制单元202的第1电子控制装置，不限定为具有控制内燃机101的燃料喷射、点火期间的功能的电子控制装置。

此外，作为通信网络211，除了CAN以外，还可以适当使用FlexRay(注册商标)等公知的网络。

标号说明

12…电机、101…内燃机、105…进气阀、109…曲轴、114…可变阀定时机构(可变阀机构)、115a…进气凸轮轴、201…ECM(第1电子控制装置)、202…VTC控制单元(可变阀控制装置、第2电子控制装置)、203…曲轴角度传感器、204…凸轮角度传感器、210…电机角度传感器、211…通信网络

Claims (12)

1.一种可变阀控制装置，

其应用于包括了可变阀机构的内燃机，且基于根据发动机转速的数据、及进气空气流量的数据运算出的作为目标值的指令值控制电机，所述可变阀机构通过所述电机的旋转使凸轮轴相对曲轴的旋转相位可变，所述可变阀控制装置具有：

电机角度信号输入部，输入用于检测所述电机的旋转角度的电机角度传感器的输出信号即电机角度信号；

通信部，被连接到通信网络，通过所述通信网络获取含有基于所述曲轴的角度位置的检测信号及所述凸轮轴的角度位置的检测信号的所述旋转相位的检测值即第1检测值的控制信息；

第2检测值运算部，基于所述曲轴的角度位置的检测信号即曲轴角度信号及所述电机角度信号运算每运算周期的旋转相位的变化量，进而累计所述变化量，运算所述旋转相位的检测值即第2检测值；

切换部，将用于所述电机的控制的所述旋转相位的检测值，根据所述内燃机的运行状态切换为所述第1检测值和所述第2检测值；以及

控制部，基于所述指令值和由所述切换部切换的所述旋转相位的检测值，控制所述电机，

所述切换部在所述内燃机为过渡状态时将用于所述电机的控制的所述旋转相位的检测值设为所述第2检测值，在所述内燃机为稳定状态时将用于所述电机的控制的所述旋转相位的检测值设为所述第1检测值。

2.如权利要求1所述的可变阀控制装置，

所述第2检测值运算部在所述内燃机为稳定状态时，以所述第1检测值为基准，基于所述电机角度信号运算之后的所述旋转相位的变化，校正所述第2检测值。

3.如权利要求1所述的可变阀控制装置，

所述切换部基于所述内燃机的转速的变化、所述指令值的变化、所述第1检测值的变化、所述第2检测值的变化、所述第1检测值或所述第2检测值与所述指令值的偏差之中的至少一个，检测所述内燃机处于过渡状态还是处于稳定状态。

4.一种可变阀控制***，包括：

权利要求1所述的可变阀控制装置；以及

电子控制装置，其将所述控制信息发送到所述可变阀控制装置，

所述电子控制装置具有：

第1检测值运算部，基于曲轴角度信号即检测所述曲轴的角度位置的曲轴角度传感器的输出信号、以及凸轮角度信号即检测所述凸轮轴的角度位置的凸轮角度传感器的输出信号，运算所述第1检测值；

指令值运算部，运算所述指令值；以及

通信部，被连接到所述通信网络，将含有所述第1检测值及所述指令值的控制信息，经由所述通信网络发送到所述可变阀控制装置。

5.如权利要求4所述的可变阀控制***，

所述可变阀控制装置还具有：第1异常应对部，在与所述电子控制装置之间的通信中断时保持所述旋转相位或将所述旋转相位控制为规定旋转相位。

6.如权利要求4所述的可变阀控制***，

所述电子控制装置的所述通信部每当所述第1检测值被算出时，将所述第1检测值发送到所述可变阀控制装置。

7.如权利要求6所述的可变阀控制***，

所述可变阀控制装置还包括：第2异常应对部，在规定时间以上所述第1检测值未被发送时，检测所述曲轴角度信号和所述凸轮角度信号的至少一方为异常的状态。

8.如权利要求4所述的可变阀控制***，

所述电子控制装置的所述通信部根据所述内燃机的转速，变更所述第1检测值的发送定时。

9.如权利要求4所述的可变阀控制***，

所述可变阀控制装置还具有：

第3异常应对部，在所述第2检测值和从所述电子控制装置发送的所述第1检测值的偏差超过规定值时，停止基于所述第1检测值的所述电机的控制。

10.如权利要求4所述的可变阀控制***，

被连接了所述可变阀控制装置的所述通信部和所述电子控制装置的所述通信部的所述通信网络是，在所述可变阀控制装置和所述电子控制装置之间的通信专用的通信网络。

11.一种可变阀机构的控制方法，

其为使用第1电子控制装置及第2电子控制装置控制内燃机的可变阀机构的方法，所述可变阀机构通过电机的旋转使凸轮轴相对曲轴的旋转相位可变，在该控制方法中，

所述第1电子控制装置输入用于检测所述曲轴的角度位置的曲轴角度传感器的输出信号即曲轴角度信号，

所述第1电子控制装置输入用于检测所述凸轮轴的角度位置的凸轮角度传感器的输出信号即凸轮角度信号，

所述第1电子控制装置基于所述曲轴角度信号及所述凸轮角度信号运算所述旋转相位的检测值即第1检测值，

所述第1电子控制装置将含有所述第1检测值的控制信息经由通信网络发送到所述第2电子控制装置，

所述第2电子控制装置经由所述通信网络接收所述控制信息，

所述第2电子控制装置输入用于检测所述电机的旋转角度的电机角度传感器的输出信号即电机角度信号，

所述第2电子控制装置基于所述曲轴的角度位置的检测信号即曲轴角度信号及所述电机角度信号运算每运算周期的旋转相位的变化量，进而累计所述变化量，运算所述旋转相位的检测值即第2检测值，

所述第2电子控制装置判别所述内燃机处于过渡状态还是处于稳定状态，

在所述内燃机为过渡状态时所述第2电子控制装置基于所述第2检测值控制所述电机，

在所述内燃机为稳定状态时所述第2电子控制装置基于所述第1检测值控制所述电机。

12.如权利要求11所述的可变阀机构的控制方法，

所述第2电子控制装置在所述内燃机为稳定状态时，以所述第1检测值为基准，基于所述电机角度信号运算之后的所述旋转相位的变化，校正所述第2检测值。

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